半导体结构与其制作方法技术

本申请提供了一种半导体结构与其制作方法。该方法包括应力大于或者等于1GPa的结构层的制作过程，结构层的制作过程包括：多个沉积步骤，沉积步骤为在基底的表面上或者已经沉积的预结构子层的表面上沉积一个预结构子层，预结构子层的厚度在100～400nm之间；刻蚀步骤，在沉积步骤之后，刻蚀步骤为在一个预结构子层的厚度或者多个预结构子层的总厚度大于400nm的情况下，对厚度大于400nm的一个预结构子层进行退火或者对总厚度大于400nm的多个预结构子层进行刻蚀，至少一个刻蚀步骤使得刻蚀后的各预结构子层在基底表面的投影重合；退火步骤，刻蚀步骤后有一个退火步骤。该制作方法得到的半导体结构中的结构层的裂纹较少。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构与其制作方法
本申请涉及半导体
，具体而言，涉及一种半导体结构与其制作方法。
技术介绍
现有的半导体领域中，生长厚度较大的且材料应力较大的结构层时，结构层内应力较大容易产生裂纹，导致结构层的质量较差，进而使得包括该结构层的器件的性能较差。例如，应力较大的氮化硅(Si3N4)，该材料在光电子领域发展极为迅速，成为当前国内外研究热点。Si3N4凭借其以下优点，禁带宽度大(E＝5.1ev)、折射率高(n＝2.0)、光传输损耗低、与CMOS工艺兼容成本低廉等被广泛应用于硅基光电子器件。波导中的Si3N4芯层与SiO2上下包层之间折射率之差远小于Si芯层和SiO2上下包层SiO2，因此，为了保证将光限制在芯层中，需要Si3N4芯层厚度会较大。但是，现有的半导体工艺中，制作的厚度大于400nm的Si3N4会因为膜内应力太大产生裂纹，使波导传输损耗大幅增加。在
技术介绍
部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的
技术介绍
的理解，因此，
技术介绍
中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种半导体结构与其制作方法，以解决现有技术中的应力较大的材料在形成较厚的结构层时容易产生裂纹的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种半导体结构的制作方法，包括应力大于或者等于1GPa的结构层的制作过程，所述结构层的制作过程包括：多个沉积步骤，各所述沉积步骤为在基底的表面上或者已经沉积的预结构子层的表面上沉积一个预结构子层，各所述预结构子层的厚度在100～400nm之间，且各所述预结构子层的材料相同且材料的应力大于1GPa；至少一个刻蚀步骤，在一个或者多个所述沉积步骤之后，所述刻蚀步骤为在一个所述预结构子层的厚度或者多个所述预结构子层的总厚度大于400nm的情况下，对厚度大于400nm的一个所述预结构子层进行退火或者对总厚度大于400nm的多个所述预结构子层进行刻蚀，至少一个所述刻蚀步骤使得刻蚀后的各所述预结构子层在所述基底表面的投影重合；退火步骤，所述退火步骤的个数大于或者等于所述刻蚀步骤的个数，各所述刻蚀步骤后有一个所述退火步骤，所述退火步骤为所述预结构子层或者刻蚀后的所述预结构子层进行退火，经过所述刻蚀步骤和所述退火步骤，各所述预结构子层变为结构子层。进一步地，各所述结构子层的厚度在200～300nm之间。进一步地，所述退火步骤的个数等于所述沉积步骤的个数，各所述沉积步骤之后有一个所述退火步骤。进一步地，所述结构层的厚度在800～1200nm之间，所述结构层的制作过程包括四个所述沉积步骤、四个所述退火步骤和两个所述刻蚀步骤，四个所述沉积步骤依次为以第一沉积步骤、第二沉积步骤、第三沉积步骤和第四沉积步骤，四个所述退火步骤依次包括第一退火步骤、第二退火步骤、第三退火步骤以及第四退火步骤，两个所述刻蚀步骤依次包括第一刻蚀步骤和第二刻蚀步骤，所述结构层的制作过程中，所述第一沉积步骤、所述第一退火步骤、所述第二沉积步骤、所述第一刻蚀步骤、所述第二退火步骤、第三沉积步骤、所述第三退火步骤、所述第四沉积步骤、所述第二刻蚀步骤、所述第四退火步骤依次执行，且每个沉积步骤沉积的所述预结构子层的厚度在200～300nm之间。进一步地，所述结构层为氮硅化合物的波导芯层，各所述沉积步骤为低压力化学气相沉积法。进一步地，所述基底的制作过程包括：提供衬底；在所述衬底的表面上设置下包层，所述结构层中的各结构子层位于所述下包层的表面上，所述制作方法还包括：在所述结构层的远离所述下包层的表面上设置上包层。进一步地，所述上包层和/或所述下包层包括二氧化硅。根据本申请的另一方面，提供了另一种半导体结构，该半导体结构由任一种所述的方法制作形成。根据本申请的另一方面，提供了另一种一种半导体结构，包括基底和位于所述基底表面上的应力大于或者等于1GPa的结构层，所述结构层包括多个结构子层，各所述结构子层的厚度在100～400nm之间，且所述结构层在所述基底表面上的投影位于所述基底表面的内部。进一步地，所述结构层为氮硅化合物的波导芯层。应用本申请的技术方案，上述的半导体结构的制作方法中，在沉积形成的一个或者多个预结构子层的厚度大于400nm时，就对这一个或者多个预结构子层进行刻蚀，去除这一个或者多个预结构子层的部分，使得这一个或者多个预结构子层在垂直与基底厚度方向的平面上的面积减小，从而使得刻蚀后的预结构子层不容易发生裂纹，保证了器件具有良好的性能，例如，当结构层为波导芯层时，由于波导芯层不容易发生裂纹，使得波导的传输损耗较小；另外，该制作方法中，至少对经过刻蚀后的预结构子层进行退火，去除刻蚀后的预结构子层中的缺陷和杂质，使得最后形成的结构子层的质量较好，进而保证了半导体结构的性能较好。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：图1至图7示出了申请的半导体结构的制作过程中的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、衬底；20、下包层；30、第一预结构子层；31、第一结构子层；40、第二预结构子层；41、第二结构子层；50、第三预结构子层；51、第三结构子层；60、第四预结构子层；61、第四结构子层；70、上包层。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中的应力较大的材料在形成较厚的结构层时容易产生裂纹，进而会影响该结构层的性能甚至影响器件的性能，为了解决如上的问题，本申请提出了一种半导体结构与其制作方法。本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种半导体结构的制作方法，该制作方法包括应力大于或者等于1GPa的结构层的制作过程，上述结构层的制作过程包括：多个沉积步骤，各上述沉积步骤为在基底的表面上或者已经沉积的预结构子层的表面上沉积一个预结构子层，各上述预结构子层的厚度在100～400nm之间，且各上述预结构子层的材料相同且材料的应力大于1GPa；至少一个刻蚀步骤，在一个或者多个上述沉积步骤之后，上述刻蚀步骤为在一个上述预结构子层的厚度或者多个上述预结构子层的总厚度大于400nm的情况下，对厚度大于400nm的一个上述预结构子层进行退火或者对总厚度大于400nm的多个上述预结构子层进行刻蚀，至少一个上述刻蚀步骤使得刻蚀后的各上述预结构子层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构的制作方法，包括应力大于或者等于1GPa的结构层的制作过程，其特征在于，所述结构层的制作过程包括：多个沉积步骤，各所述沉积步骤为在基底的表面上或者已经沉积的预结构子层的表面上沉积一个预结构子层，各所述预结构子层的厚度在100～400nm之间，且各所述预结构子层的材料相同且材料的应力大于1GPa；至少一个刻蚀步骤，在一个或者多个所述沉积步骤之后，所述刻蚀步骤为在一个所述预结构子层的厚度或者多个所述预结构子层的总厚度大于400nm的情况下，对厚度大于400nm的一个所述预结构子层进行退火或者对总厚度大于400nm的多个所述预结构子层进行刻蚀，至少一个所述刻蚀步骤使得刻蚀后的各所述预结构子层在所述基底表面的投影重合；退火步骤，所述退火步骤的个数大于或者等于所述刻蚀步骤的个数，各所述刻蚀步骤后有一个所述退火步骤，所述退火步骤为所述预结构子层或者刻蚀后的所述预结构子层进行退火，经过所述刻蚀步骤和所述退火步骤，各所述预结构子层变为结构子层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制作方法，包括应力大于或者等于1GPa的结构层的制作过程，其特征在于，所述结构层的制作过程包括：多个沉积步骤，各所述沉积步骤为在基底的表面上或者已经沉积的预结构子层的表面上沉积一个预结构子层，各所述预结构子层的厚度在100～400nm之间，且各所述预结构子层的材料相同且材料的应力大于1GPa；至少一个刻蚀步骤，在一个或者多个所述沉积步骤之后，所述刻蚀步骤为在一个所述预结构子层的厚度或者多个所述预结构子层的总厚度大于400nm的情况下，对厚度大于400nm的一个所述预结构子层进行退火或者对总厚度大于400nm的多个所述预结构子层进行刻蚀，至少一个所述刻蚀步骤使得刻蚀后的各所述预结构子层在所述基底表面的投影重合；退火步骤，所述退火步骤的个数大于或者等于所述刻蚀步骤的个数，各所述刻蚀步骤后有一个所述退火步骤，所述退火步骤为所述预结构子层或者刻蚀后的所述预结构子层进行退火，经过所述刻蚀步骤和所述退火步骤，各所述预结构子层变为结构子层。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，各所述结构子层的厚度在200～300nm之间。3.根据权利要求1或2所述的制作方法，其特征在于，所述退火步骤的个数等于所述沉积步骤的个数，各所述沉积步骤之后有一个所述退火步骤。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述结构层的厚度在800～1200nm之间，所述结构层的制作过程包括四个所述沉积步骤、四个所述退火步骤和两个所述刻蚀步骤，四个所述沉积步骤依次为以第一沉积步骤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊文娟，张鹏，刘若男，李志华，李俊峰，赵超，王文武，亨利·H·阿达姆松，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11